某酒店附樓加固設(shè)計(jì)

劉小清

(廈門合立道工程設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司 福建廈門 361004)

1 工程概況

晉江華美國際花園酒店附樓工程(晉江佰翔世紀(jì)附屬樓宴會廳)為多層框架結(jié)構(gòu)，建筑物現(xiàn)已施工完畢。該建筑的結(jié)構(gòu)形式為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為人工挖孔灌注樁。該工程抗震設(shè)防類別為丙類。該建筑物其后續(xù)使用年限為50年。該建筑物因2次裝修需要，二層使用功能由原KTV包間改為宴會廳及相應(yīng)配套設(shè)施，墻體及房間功能更改荷載增加，并于宴會廳上方四層中部大開洞處加設(shè)鋼桁架做吊頂及懸掛重量不大于2.5T的吊燈，需對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行改造加固。該工程抗震加固設(shè)計(jì)依照C類建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)。二層平面圖如圖1所示。

圖1 二層平面圖

2 加固方法分析

對于混凝土結(jié)構(gòu)的加固可分為直接加固與間接加固兩大類,設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)實(shí)際條件和使用要求選擇加固方法及相應(yīng)使用的技術(shù)。直接加固主要方法有：

(1)加大截面加固法；

(2)外包型鋼加固法；

(3)外粘鋼板加固法；

(4)粘貼纖維復(fù)合材加固法；

(5)置換混凝土結(jié)構(gòu)加固法；

(6)繞絲加固法；

(7)高強(qiáng)度鋼絲繩網(wǎng)片-聚合物砂漿外加層加固法等。

間接加固根據(jù)工程的實(shí)際情況選用外加預(yù)應(yīng)力加固法或增設(shè)支點(diǎn)加固法等[1]。

分析比較上述各種方法：

(1)加大截面法，加固成本低。缺點(diǎn)是現(xiàn)場施工濕作業(yè)工作量大，養(yǎng)護(hù)期較長；對結(jié)構(gòu)外觀及房屋凈高也有影響，混凝土劣化和植入的鋼筋銹蝕的危險(xiǎn)性很大[2]。

(2)外包型鋼加固法：鋼筋混凝土梁柱外包型鋼角鋼加固稱之為包鋼加固。

(3)外包型鋼和外粘鋼板加固優(yōu)點(diǎn)是加固成本低。 鋼板不易磨損便于裝修。粘鋼和原構(gòu)件整體性更好。缺點(diǎn)重量太大，且為方便施工，在長度有所限制[3]。銹蝕的維護(hù)工作大，結(jié)構(gòu)施工面必須清潔，作業(yè)量較大。

(4)粘貼纖維復(fù)合材加固改善構(gòu)件受力性能，達(dá)到高效加固的目的。材料輕薄，不增加構(gòu)件荷載，可以任意裁剪，施工簡便，適用于各種異型結(jié)構(gòu)施工，耐腐蝕性及耐久性較好。纖維復(fù)合材加固法的缺點(diǎn)是成本較高，纖維機(jī)殼的著色也比較難。

預(yù)應(yīng)力加固法、增設(shè)支點(diǎn)加固法，優(yōu)點(diǎn)是施工方法簡單、成熟，運(yùn)用X射線或其它無損檢測技術(shù)可以在結(jié)構(gòu)運(yùn)行期檢驗(yàn)，拉桿或絞線可替換。缺點(diǎn)是對外觀和功能使用有影響。

改造加固的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)抗震鑒定結(jié)果的綜合分析，加強(qiáng)整體性、改善構(gòu)件的受力、提高綜合抗震能力。加固或新增構(gòu)件的布置，應(yīng)預(yù)防局部加強(qiáng)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度或強(qiáng)度突變。加固的施工應(yīng)采取措施避免或減少損傷原結(jié)構(gòu)構(gòu)件。發(fā)現(xiàn)原結(jié)構(gòu)或相關(guān)工程隱蔽部位的構(gòu)造有嚴(yán)重缺陷時(shí)，應(yīng)采取有效處理措施后方可繼續(xù)施工[4]。對可能導(dǎo)致的傾斜、開裂或局部倒塌等現(xiàn)象，應(yīng)預(yù)先采取安全措施。

3 加固改造設(shè)計(jì)

3.1 計(jì)算分析

將本次改造的新增荷載、新增構(gòu)件、四層桁架修改到計(jì)算模型上，對設(shè)計(jì)模型按改造要求進(jìn)行計(jì)算分析，修改后復(fù)核結(jié)構(gòu)周期、位移、位移比等指標(biāo)變化不大結(jié)構(gòu)整體抗震性能滿足設(shè)計(jì)要求，說明本次改造不引起結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)的承載力和穩(wěn)定性的較大改變。對構(gòu)件內(nèi)力進(jìn)行分析，復(fù)核基礎(chǔ)及梁板柱，原基礎(chǔ)及柱均滿足改造后的使用要求，僅原二層梁板不滿足設(shè)計(jì)要求應(yīng)對二層梁板及局部新增孔洞部位進(jìn)行改造加固。四層鋼結(jié)構(gòu)吊頂鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式采用桁架梁形式，以便吊頂層的風(fēng)管、設(shè)備管線等可以從桁架中間穿過，提高室內(nèi)凈高；考慮到原主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)施工完成，后續(xù)加建施工條件受到限制，無法采用大型設(shè)備吊裝鋼梁，采用桁架梁可以考慮桁架分段后現(xiàn)場拼接安裝，方便現(xiàn)場施工；桁架梁與柱連接需要增設(shè)連接件。鋼結(jié)構(gòu)與原構(gòu)件連接采用化學(xué)錨栓，現(xiàn)場施工時(shí)應(yīng)鑿去保護(hù)層，露出原結(jié)構(gòu)鋼筋位置，現(xiàn)場植筋時(shí)應(yīng)避開原有鋼筋位置,不得損傷原結(jié)構(gòu)鋼筋。所以，根據(jù)該工程實(shí)際情況綜合考慮該工程主要采用粘鋼加固法，局部新增孔洞部位鑿除原部位樓板或構(gòu)件采用植筋方法新增空洞邊梁。

該項(xiàng)目梁板柱加固計(jì)算由PKPM加固設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)分析得出所需加固鋼板面積，所需鋼板面積對梁板柱進(jìn)行粘鋼加固，加設(shè)粘鋼后計(jì)算后可得構(gòu)件承載力有較大的提高，構(gòu)件應(yīng)力、應(yīng)變、撓度和裂縫均變小可以滿足設(shè)計(jì)要求，整體結(jié)構(gòu)的周期、位移、位移比等各項(xiàng)指標(biāo)也滿足規(guī)范要求，因此采用粘鋼加固法可以達(dá)到預(yù)期的效果。局部板加固如圖2所示。

3.2 梁板粘鋼

外粘型鋼的兩端應(yīng)有可靠的連接和錨固,對柱的加固，角鋼下端應(yīng)錨固于基礎(chǔ)中。中間應(yīng)穿過各層樓板，上端應(yīng)伸至加固層的上一層樓板底或屋面板底；相鄰兩層柱的截面不同，可將上下柱外粘型鋼交匯于樓面，并利用其內(nèi)外間隔嵌入厚度不小于10mm的鋼板焊成水平鋼框，與上下柱角鋼及上柱鋼箍相互焊接固定。鋼板粘貼：用抹刀在已處理好的鋼板和砼表面涂抹1mm～3mm厚的結(jié)構(gòu)膠，中間厚，邊緣薄，將鋼板粘貼在涂抹過結(jié)構(gòu)膠的砼表面。若是立面粘貼，為防止流淌，可加一層脫脂玻璃絲布。加固前應(yīng)卸除或大部分卸除作用在梁上的活荷載原有的梁柱表面應(yīng)清洗干凈，缺陷應(yīng)修補(bǔ)，角部應(yīng)磨出小圓角[3]。加固工程凡涉及需鑿洞、鑿毛的構(gòu)件(相應(yīng)梁、板)均需設(shè)穩(wěn)定可靠的臨時(shí)支撐系統(tǒng)，以保證施工安全。該支撐系統(tǒng)必須在加固砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級后方可拆除[5-6]。梁粘鋼加固如圖3～圖5所示。

3.2.1樓板粘鋼方式

按計(jì)算所需鋼筋面積在板底和板底粘貼鋼板加固。

圖2 局部板加固圖

3.2.2梁粘鋼方式

當(dāng)鋼板全部粘土在梁受拉面有困難時(shí)，允許將部分鋼板對此地粘貼在梁的梁側(cè)，側(cè)面粘貼區(qū)域控制在手拉邊緣1/4梁高范圍，實(shí)際粘貼鋼筋A(yù)sp,l應(yīng)考慮改側(cè)面粘貼鋼板引起的鋼板受拉合力及力臂改變的修正系數(shù)ηsp。

Asp,l=ηsp×Asp,b[1]

Asp,b為按梁底計(jì)算確定的、但需改粘在梁側(cè)面的鋼板面積[1]；

ηsp按hsp/h比值查表確認(rèn)，hsp為從梁受力邊緣起算的側(cè)面粘貼高度，h為梁截面高度[1，5]。

圖3 梁板粘鋼示意圖

圖4 梁粘貼鋼板加固大樣圖

圖5 局部梁加固圖

3.3 樓板鑿除及新增結(jié)件植筋加固方式

圖6 新增孔洞加固

圖7 新增梁及加大截面加固注：圖中d為植筋最大直徑

樓板鑿洞時(shí)，應(yīng)避免損傷原有鋼筋，植筋時(shí)按設(shè)計(jì)要求的孔位、孔徑、孔深鉆孔。植筋前應(yīng)對原鋼筋進(jìn)行除銹，且除銹長度大于植筋長度。注膠采用粘膠灌注器邊注邊緩緩拔出灌注器。將處理好的鋼筋旋轉(zhuǎn)緩速插入孔道內(nèi)，使植筋膠均勻附著在鋼筋表面及螺紋縫隙中。插好的鋼筋、錨栓不可再擾動，待植筋膠養(yǎng)護(hù)期結(jié)束后才可進(jìn)行鋼筋焊接、綁扎及其他各項(xiàng)工作[2]。在注膠前應(yīng)進(jìn)行鉆孔和清孔，隱蔽驗(yàn)收，化學(xué)植筋驗(yàn)收合格后方可后續(xù)施工。凡涉及鑿洞、鑿毛處均應(yīng)輕鑿慢鑿，應(yīng)避免震動引起損壞原混凝土結(jié)構(gòu)。驗(yàn)收包括錨栓的位置、直徑是否達(dá)到要求，膠漿外觀固化情況，植入錨筋抗拔力現(xiàn)場抽檢報(bào)告，同規(guī)格、同型號，部位基本相同的植入鋼筋(或錨栓)組成一個(gè)檢驗(yàn)批，

抽取數(shù)量按每批總數(shù)的1%，且不少于3根[6-7]。 對于新增的較小洞口可在鑿除樓板后，于洞口邊粘貼鋼板方式進(jìn)行加固。本次加固新增混凝土其強(qiáng)度等級比原結(jié)構(gòu)、構(gòu)件提高一級，并不小于C30的混凝土，以更好地保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。新增構(gòu)件加固如圖6～圖7所示。

4 結(jié)語

加固設(shè)計(jì)首要應(yīng)把握各種加固方法的優(yōu)劣，以及施工工藝的要求，選擇適合的加固方式，必要時(shí)可采用多種加固方式進(jìn)行加固，加固設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行整體指標(biāo)復(fù)核及局部構(gòu)件承載力的可靠計(jì)算及復(fù)核。整體結(jié)構(gòu)的周期、位移、位移比等應(yīng)滿足規(guī)范要求，構(gòu)件的應(yīng)力、應(yīng)變、撓度和裂縫應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。對改造部位進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量把關(guān)，保證施工質(zhì)量，工程驗(yàn)收合格后，方可交付使用，后續(xù)使用過程中，每隔10年應(yīng)對加固區(qū)域進(jìn)行檢測，以保證改造建筑的安全使用。

[1] GB50367-2013 混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].2013.

[2] 高根紅.淺談植筋工藝在老橋加寬施工中的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2005，17(11).

[3] 王影.談外部粘鋼加固法施工[J].山西建筑，2005,31(15):107-108.

[4] JGJ 116-2009 建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程[S].2009.

[5] 13G311-1混凝土結(jié)構(gòu)加固構(gòu)造[S].2013.

[6] GB50204-2015混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].2015.

[7] GB50728-2011 工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范[S].2011.